(57)【要約】  光共振器を構成する第一及び第二のグレーティングを有する光ファイバグレーティングの製造方法であって、照射強度Ｚが、下記式（１）を満たすように紫外光を光ファイバに照射して前記第一のグレーティングを形成する。  Ｚ≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）    ・・・・（１）  ここで、Ｚは前記紫外光の照射強度（ｍＪ／ｍｍ２）であり；ΔλＳは、前記第一のグレーティング及び前記第二のグレーティングの反射波長が互いに重なり合う限りにおいて許容される、前記第一のグレーティングの反射中心波長の最大変化量であり；ｘは、前記第一のグレーティングにおける温度変化１℃あたりの前記反射中心波長の変化量（ｎｍ／℃）であり；Ｙは導波光の強度（Ｗ）である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光共振器を構成する第一及び第二のグレーティングを有する光ファイバグレーティングの製造方法であって、
照射強度Ｚが、下記式（１）を満たすように紫外光を光ファイバに照射して前記第一のグレーティングを形成することを特徴とする光ファイバグレーティングの製造方法。
Ｚ≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）    ・・・・（１）
ここで、Ｚは前記紫外光の照射強度（ｍＪ／ｍｍ２）であり；ΔλＳは、前記第一のグレーティング及び前記第二のグレーティングの反射波長が互いに重なり合う限りにおいて許容される、前記第一のグレーティングの反射中心波長の最大変化量であり；ｘは、前記第一のグレーティングにおける温度変化１℃あたりの前記反射中心波長の変化量（ｎｍ／℃）であり；Ｙは導波光の強度（Ｗ）である。
【請求項２】
前記ΔλＳは、前記第二のグレーティングの反射中心波長と、前記第一のグレーティングにおいて反射スペクトル強度が半値となる各波長との差の絶対値のうちの、小さい方の値であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバグレーティングの製造方法。
【請求項３】
前記第一のグレーティングにおける温度変化がプラスの場合、前記ΔλＳは、前記第二のグレーティングの反射中心波長と、前記第一のグレーティングにおいて反射スペクトル強度が半値となる短波長側の波長との差の絶対値であることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバグレーティングの製造方法。
【請求項４】
前記紫外光の照射強度が、１〜３ｍＪ／ｍｍ２であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバグレーティングの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法で得られた光ファイバグレーティングであって、
下記式（４）〜（６）の少なくとも一つを満たすことを特徴とする光ファイバグレーティング。
Ｌ７００≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）／１７．８２５    ・・・・（４）
Ｌ７５０≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）／２６．３１６    ・・・・（５）
Ｌ８００≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）／４０    ・・・・（６）
ここで、Ｌ７００は、波長７００ｎｍの導波光伝搬時における前記第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）であり、Ｌ７５０は、波長７５０ｎｍの導波光伝搬時における前記第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）であり、Ｌ８００は、波長８００ｎｍの導波光伝搬時における前記第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）である。
【請求項６】
前記式（４）〜（６）のすべてを満たすことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバグレーティング。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の光ファイバグレーティングを備えたことを特徴とするファイバレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射波長の変化が抑制された光ファイバグレーティング及びその製造方法、並びに該光ファイバを備えたファイバレーザに関する。
本願は、２０１０年３月３０日に日本に出願された特願２０１０−０７８１９２号、及び２０１０年７月２９日に日本に出願された特願２０１０−１７０５２８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバグレーティングでは、光ファイバの長手方向（軸方向）に沿って屈折率やコア径等が周期的に変化する構造（グレーティング）を形成されている。光ファイバグレーティングは特定波長の光を反射したり、クラッドモードと結合したりすることで、選択的に光を損失させる特性を備える。屈折率が周期的に変化する構造を有する光ファイバグレーティングが汎用されている。このようなグレーティングは、例えば、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒガスレーザ等の紫外光の照射によって、ゲルマニウム添加石英ガラスの屈折率を上昇させることで製造できる。このような方法で形成されたグレーティングは、その設計に応じた波長を中心とする波長帯域の光を反射又は透過させる特性を備えている。光ファイバグレーティングは、波長選択性フィルタ、光増幅器の利得等価器、波長分散補償器等の光部品や光学装置として、光通信の幅広い分野で利用されている。図１に、光ファイバグレーティングを反射型波長選択フィルタとして適用し、光共振器として使用した場合のファイバレーザの概略構成図を例示する。ここに示すファイバレーザ１では、ポンプレーザ１１、ＷＤＭカプラ１２、第一のグレーティング１３１、希土類添加光ファイバ等の増幅媒体１４及び第二のグレーティング１３２が、この順に光ファイバ１５で接続されている。【０００３】
グレーティングの反射波長帯域の中心波長は、グレーティング構造の周期と、光ファイバ導波部（光ファイバコア部）の実効屈折率とに基づいて決定されるブラッグ波長に一致する。グレーティング構造の周期は、光ファイバの線膨張係数や、光ファイバ自体及びその周辺環境の温度等に応じて変化する。また、光ファイバコア部の実効屈折率も、光ファイバ自体及びその周辺環境の温度に応じて変化する。したがって、グレーティングの反射波長は、光ファイバ自体やその周辺環境の温度に応じて変化してしまう。
図１に示す通常のファイバレーザ１では、図２Ａに示すように、第一のグレーティング１３１及び第二のグレーティング１３２の反射波長が重なり合う波長域（ａ）でレーザ発振する。このため、図２Ｂに示すように、上記のような温度変化によってグレーティングの反射波長が互いに重ならないようにその構造及び／又はコアが変化してしまうと、レーザ発振できなくなってしまう。そこで、従来は、グレーティングの反射波長の変化を抑制するために、温度補償機構を光ファイバグレーティングに設ける手法が種々提案されている（特許文献１及び２参照）。【０００４】
図１に示すファイバレーザ１では、光共振器を構成している第一のグレーティング１３１及び第二のグレーティング１３２のうち、少なくとも第一のグレーティング１３１には、レーザの発振効率を高め、さらに安定してレーザ発振を行うために、レーザ発振波長域での反射率が高いものが使用される。ここで反射率は、９９％以上であることが理想的である。グレーティングの反射率を高めるためには、屈折率が周期的に変調された屈折率変調周期構造部の長さを長くするか、屈折率変調を大きくすれば良い。しかし、屈折率変調周期構造部の長さを長くすると、グレーティングの反射波長帯域が狭くなってしまうため、所望の発振波長で安定してレーザ発振するのが難しくなってしまう。そこで、通常は、屈折率変調を大きくすることで反射率を高める。屈折率変調を大きくするためには、グレーティング形成時に光ファイバに照射する紫外光の照射強度を大きくするか、照射時間を長くする必要がある。【０００５】
しかし、紫外光の照射時間を長くすると、照射中の空気の揺らぎや温度変化等によって、光ファイバにおける紫外光の照射位置に微小なずれが生じ、屈折率変調部位がぼやけてしまうことがある。この場合、屈折率変調を十分に大きくできず、高い発振効率で安定してレーザ発振する光ファイバグレーティングが得られないという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特開２００３−００４９５６号公報
【特許文献２】日本国特開２００１−３１８２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、紫外光の照射強度を大きくして、十分な屈折率変調を得ようとする場合、通常は３ｍＪ／ｍｍ２程度の強度で紫外光を照射することが多い。しかしながら、このような条件で形成されたグレーティングは、使用時において反射波長が変化してしまい、安定してレーザ発振できない光ファイバグレーティングが得られることがあるという問題点があった。本発明者らは、その原因について鋭意検討した結果、グレーティング形成時に紫外光が照射される領域において、導波光を吸収する部位が生じ、この吸収部位が原因でグレーティングの反射波長が変化することを突き止めた。すなわち、ファイバレーザ動作時の導波光がこの吸収部位で吸収されることで、グレーティング自体が発熱すると共に、この時の導波光の強度に応じて発熱の程度が変化して、グレーティングの反射波長が、変化してしまう。【０００８】
これに対して、先に説明したように、光ファイバ自体及びその周辺環境の温度の変化を抑制するために、温度補償機構を光ファイバグレーティングに設ける手法は提案されている。しかしながら、グレーティング自体の発熱を抑制する手法は、これまでに開示されていないのが実情である。グレーティングの発熱を抑制できれば、光ファイバグレーティングの反射波長の変化を十分且つ容易に抑制できると考えられる。【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、グレーティングの発熱を抑制することで、反射波長の変化を十分に抑制できる光ファイバグレーティングと、その製造方法、並びに該光ファイバグレーティングを備え、安定してレーザ発振できるファイバレーザを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る光ファイバグレーティングの製造方法は、光共振器を構成する第一及び第二のグレーティングを有し、照射強度Ｚが、下記式（１）を満たすように紫外光を光ファイバに照射して前記第一のグレーティングを形成する。
Ｚ≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）    ・・・・（１）
ここで、Ｚは前記紫外光の照射強度（ｍＪ／ｍｍ２）であり；ΔλＳは、前記第一のグレーティング及び前記第二のグレーティングの反射波長が互いに重なり合う限りにおいて許容される、前記第一のグレーティングの反射中心波長の最大変化量であり；ｘは、前記第一のグレーティングにおける温度変化１℃あたりの前記反射中心波長の変化量（ｎｍ／℃）であり；Ｙは導波光の強度（Ｗ）である。
前記ΔλＳは、前記第二のグレーティングの反射中心波長と、前記第一のグレーティングにおいて反射スペクトル強度が半値となる各波長との差の絶対値のうちの、小さい方の値であってもよい。
前記第一のグレーティングにおける温度変化がプラスの場合、前記ΔλＳは、前記第二のグレーティングの反射中心波長と、前記第一のグレーティングにおいて反射スペクトル強度が半値となる短波長側の波長との差の絶対値であってもよい。
上記光ファイバグレーティングの製造方法において、前記紫外光の照射強度が、１〜３ｍＪ／ｍｍ２であってもよい。【００１１】
また、本発明の一態様に係る光ファイバグレーティングは、上記製造方法で得られた光ファイバグレーティングであって、下記式（４）〜（６）の少なくとも一つを満たす。
Ｌ７００≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）／１７．８２５    ・・・・（４）
Ｌ７５０≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）／２６．３１６    ・・・・（５）
Ｌ８００≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）／４０    ・・・・（６）
ここで、Ｌ７００は、波長７００ｎｍの導波光伝搬時における前記第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）であり、Ｌ７５０は、波長７５０ｎｍの導波光伝搬時における前記第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）であり、Ｌ８００は、波長８００ｎｍの導波光伝搬時における前記第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）である。
上記光ファイバグレーティングにおいて、前記式（４）〜（６）のすべてを満たしてもよい。
また、本発明の一態様に係るファイバレーザは、上記光ファイバグレーティングを備える。
【発明の効果】
【００１２】
上記本発明の態様によれば、光ファイバグレーティングにおいて、グレーティングの発熱を抑制し、反射波長の変化を十分に抑制できる。そして、かかる光ファイバグレーティングを使用することで、レーザの発振効率が高く、安定してレーザ発振できるファイバレーザ等の光部品や光学装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ファイバレーザを例示する概略構成図である。
【図２Ａ】二つの光ファイバグレーティングにおける反射波長の重なりの有無とファイバレーザの発振の有無との関係を説明する図である。
【図２Ｂ】二つの光ファイバグレーティングにおける反射波長の重なりの有無とファイバレーザの発振の有無との関係を説明する図である。
【図３】水素処理された光ファイバに、紫外光を照射して形成したグレーティングの、導波光の吸収特性を示すグラフである。
【図４】図３に示す吸収特性を有する光ファイバグレーティングの導波光の強度と紫外光照射部位の温度との関係（温度特性）を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係るファイバレーザを例示する概略構成図である。
【図６】実施例１における光ファイバグレーティングの導波光の強度と紫外光照射部位の温度との関係（温度特性）を、紫外光の照射強度ごとに示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係る方法で製造された光ファイバグレーティングにおける、第一のグレーティング形成時の紫外光の照射強度と、導波光伝搬時における第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）との関係を示すグラフである。
【図８】図７に示す吸収特性から求めた、各波長の導波光伝搬時における第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）と、第一のグレーティング形成時の紫外光の照射強度との関係を示すグラフである。
【図９】実施例３のファイバレーザにおいて使用した光ファイバを示す概略断面図である。
【図１０】実施例３−１、３−２及び３−８における、ファイバレーザのレーザ出力とポンプパワーとの関係を示すグラフである。
【図１１】実施例３−３〜３−８における、ファイバレーザのレーザ出力とポンプパワーとの関係を示すグラフである。
【図１２】実施例３−８における、ファイバレーザのレーザ出力とポンプパワーとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜光ファイバグレーティングの製造方法＞
本発明の一実施形態に係る光ファイバグレーティングの製造方法は、光共振器を構成する第一及び第二のグレーティングを有する光ファイバグレーティングの製造方法であって、照射強度Ｚが、下記式（１）を満たすように紫外光を光ファイバに照射して前記第一のグレーティングを形成する。
Ｚ≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）    ・・・・（１）
ここで、Ｚは紫外光の照射強度（ｍＪ／ｍｍ２）であり；ΔλＳは、第一のグレーティング及び第二のグレーティングの反射波長が互いに重なり合う限りにおいて許容される、第一のグレーティングの反射中心波長の最大変化量であり；ｘは、第一のグレーティングにおける温度変化１℃あたりの反射中心波長の変化量（ｎｍ／℃）であり；Ｙは導波光の強度（Ｗ）である。
前記第一のグレーティングは、例えば、反射率が９９％以上で、且つ反射スペクトル強度半値幅（以下、Δλと略記することがある）が０．１ｎｍ以上である。
本発明の一実施形態に係る製造方法では、反射波長の変化が許容範囲内に抑制される時の、反射率が９９％以上のグレーティングの温度上昇値（グレーティングの許容される温度上昇値）を、グレーティング形成時における紫外光の照射強度（Ｚ）と、導波光の強度（Ｗ）との関数で近似し、その関係から、前記式（１）に示すように、紫外光の照射強度（Ｚ）の上限値を規定する。前記式（１）の関係は、本発明者らにより、初めて見出されたものである。
【００１５】
グレーティングの形成に供する光ファイバは、例えば、ゲルマニウム（Ｇｅ）等のドーパントが添加された石英ガラスコアと、石英ガラスクラッドとを有する公知のもので良い。
グレーティングは、光ファイバに紫外光を照射することにより形成できる。紫外光が照射された部位では屈折率が上昇して、所望の屈折率変調構造をもたらすことで形成できる。この時、屈折率上昇速度を速めるため、光ファイバ中に水素分子を拡散させた光ファイバを使用することが好ましい。このような光ファイバも、公知の方法で得られたもので良い。
【００１６】
本実施形態においては、光ファイバに形成する第一のグレーティング及び第二のグレーティングのうち、少なくとも第一のグレーティングの反射率は９９％以上であり、且つそのΔλは０．１ｎｍ以上である。反射率及びΔλは、紫外光の照射条件を適宜調節することで、調節できる。
【００１７】
反射率を９９％以上であるグレーティングで光共振器を構成することにより、ファイバレーザは、高い発振効率で安定してレーザ発振できる。例えば、図１に示すファイバレーザ１では、少なくともポンプレーザ１１に近い方の第一のグレーティング１３１を、反射率９９％以上とすれば良い。第二のグレーティング１３２は、導波光の伝搬により発熱しないものとする。
【００１８】
また、Δλが０．１ｎｍ以上であるグレーティングで光共振器を構成することにより、二つのグレーティングの反射波長が容易に重なり合い、ファイバレーザは、高い発振効率で安定してレーザ発振できる。例えば、図２Ａでは、ファイバレーザ１において、反射率を９９％以上で且つΔλが０．１ｎｍ以上である第一のグレーティング１３１と、第二のグレーティング１３２との反射波長が重なり合っている様子を示している。
Δλは、０．４〜０．６ｎｍであることが好ましく、０．５ｎｍ程度であることがより好ましい。
第一のグレーティング１３１及び第二のグレーティング１３２の反射中心波長のずれは小さいほど好ましく、ずれがない（反射中心波長が一致する）ことがより好ましい。
【００１９】
次に、前記式（１）の根拠について説明する。
反射率が９９％以上のグレーティング部位を導波光が伝搬する時、一部の導波光がグレーティング部位で吸収され、その結果発熱することがある。このようなグレーティングでの温度変化は、グレーティングの周辺環境の温度変化と同様に、グレーティングの反射波長の変化をもたらす。ここで「導波光」とは、光ファイバ中を伝搬する光であり、ファイバレーザの場合であれば、増幅媒体を励起するための励起光（ポンプ光）、増幅された信号光（レーザ発振光）等が該当する。
【００２０】
グレーティング部位で導波光が吸収されるのは、グレーティング形成時に、紫外光の照射によって吸収部位が生じるからであると考えられる。ここで「吸収部位」としては、石英ガラスコア中のゲルマニウム（Ｇｅ）等のドーパントに起因する構造欠陥や、石英ガラスの体積変化に由来するものが考えられる。そして、前記吸収部位では、ガラスの構造不整合に伴う散乱吸収（レイリー散乱）が生じると考えられる。前記吸収部位の発熱に起因する温度上昇値は、導波光の強度にほぼ比例する。
【００２１】
図３は、水素処理された光ファイバに、紫外光を照射して形成したグレーティングの、導波光の吸収特性を示すグラフである。
グレーティングの形成に供した光ファイバは、ＧｅＯ２が２．３ｍｏｌ％の濃度で添加された石英ガラスコアと、石英ガラスクラッドとを有し、コア径が９μｍ、クラッド径が１２５μｍ、コアの比屈折率差（Δ）が０．２３％、カットオフ波長が９４５ｎｍである。ここに示す光ファイバは、本発明に好適な光ファイバの一例である。
【００２２】
前記光ファイバは、３００気圧、５０℃、１００時間の条件で水素処理が施されている。
照射した紫外光の波長は２４８ｎｍ、照射強度は１ｍＪ／ｍｍ２（実験例１）、２ｍＪ／ｍｍ２（実験例２）、３ｍＪ／ｍｍ２（実験例３）であり、照射時間は１２０分（実験例１）、６０分（実験例２）、４０分（実験例３）である。また、導波光として波長４００〜１８００ｎｍの白色光を使用し、これを光ファイバグレーティングの一端から入射させ、他端で透過光のスペクトルをスペクトルアナライザで計測している。
【００２３】
図３に示すように、特に実験例２及び３では、波長が８００ｎｍよりも低波長の領域で、導波光の吸収が急激に増加しており、さらに、吸収は１０００ｎｍ以上の領域にまで広範囲に渡っている。したがって、例えば、波長９１５ｎｍ、９８０ｎｍ、１０６３ｎｍ等の導波光も吸収され、グレーティング部位は発熱する。一方、実験例１では、同様の傾向が見られるものの、導波光の吸収は抑制されている。このように、紫外光照射部位（グレーティング）においては、導波光の吸収部位が生じており、紫外光の照射強度が大きいほど、導波光の吸収量が多くなっている。
【００２４】
さらに、図３に示す吸収特性を有する上記光ファイバグレーティングについて、導波光として波長１０５０ｎｍのレーザを一端から入射させ、他端でカロリーメータにより導波光の強度を測定すると共に、グレーティングの温度を側面からサーモカメラで測定した時の温度特性を図４に示す。
図４に示すように、紫外光の照射強度が大きいほど、グレーティングの温度上昇値が大きい。また、同じ照射強度では、導波光の強度が大きいほど、グレーティングの温度上昇値が大きい。
【００２５】
なお、図３及び４に示す結果は、例えば、グレーティング形成時に位相マスクを介して紫外光を照射した場合にも見られ、位相マスクの有無によらない。位相マスクを介して紫外光を照射するグレーティングの形成方法は、例えば、日本国特開２００２−４８９２７号公報に開示されている。
【００２６】
先に述べたように、従来は、グレーティングの反射率を高めるために、グレーティング形成時に光ファイバに照射する紫外光の照射強度を３ｍＪ／ｍｍ２程度としていた。そして、この時形成されたグレーティングは、使用時において反射波長が変化してしまうという問題点があった。その原因は、上記のような吸収部位に起因するグレーティングの発熱であると考えられる。
一方、先に述べたように、グレーティング形成時の紫外光の照射時間を長くした場合には、照射中の空気の揺らぎや温度変化によって、光ファイバにおける紫外光の照射位置に微小なずれが生じることで、屈折率変調部位がぼやけてしまうという問題点があった。しかし、導波光の吸収部位の発生は抑制されていると考えられる。
【００２７】
そこで、反射率が９９％以上で、且つΔλが０．１ｎｍ以上のグレーティングを形成する時の紫外光の照射強度、グレーティングにおける導波光の強度を種々変化させ、グレーティングの温度を測定し、グレーティングにおける反射波長の変化の様子について考察した結果、導波光が伝搬した時のグレーティング（第一のグレーティング）の温度上昇値ΔＴは、下記式（２）で近似される関係を満たすことが見出された。ΔＴが小さいということは、グレーティングの発熱が抑制されていることを意味する。
下記式（２）は、全く新しい新規なものであり、後述する実施例から導出できる。
【００２８】
ΔＴ＝（０．０５６２５Ｚ−０．０４５５６）Ｙ２＋（１．６１２５Ｚ−１．２２２５）Ｙ  ・・・・（２）
ここで、ΔＴは導波光が伝搬した時のグレーティングの温度上昇値（℃）であり；Ｚは紫外光の照射強度（ｍＪ／ｍｍ２）であり；Ｙは導波光の強度（Ｗ）である。
【００２９】
上記式（２）のＹは導波光の強度（Ｗ）であり、本実施形態に係る光ファイバグレーティングを備えた光部品や光学装置の使用目的に応じて設定される値であり、特に限定されない。ただし、光ファイバグレーティングの汎用性等を考慮すると、たとえば、Ｙの数値範囲は、好ましくは２５Ｗ以下、より好ましくは２０Ｗ以下である。
Ｚは、グレーティング形成時の紫外光の照射強度（ｍＪ／ｍｍ２）であり、Ｙに応じて適宜調節すればよい。例えば、Ｙが上記数値範囲である場合、Ｚは０．２〜５ｍＪ／ｍｍ２であることが好ましく、０．５〜４ｍＪ／ｍｍ２であることがより好ましく、１〜３ｍＪ／ｍｍ２であることが特に好ましい。
【００３０】
例えば、図２Ａに示す第一のグレーティング１３１及び第二のグレーティング１３２の場合を考える。光ファイバグレーティングに所望の光を入射させる前の段階（Ｙが０、すなわち、第一のグレーティング１３１の温度上昇値ΔＴが０（℃）の場合）では、第二のグレーティング１３２の反射中心波長と、第一のグレーティング１３１におけるΔλの端の波長との差の絶対値を、それぞれΔλ１及びΔλ２とした場合、「Δλ＝Δλ１＋Δλ２」の関係が満たされる。Δλ１は、第二のグレーティング１３２の反射中心波長と、Δλの両端のうちの短波長側の波長との差の絶対値であり、Δλ２は、第二のグレーティング１３２の反射中心波長と、Δλの両端のうちの長波長側の波長との差の絶対値である。
光ファイバグレーティングに光を入射し、反射率が９９％以上の第一のグレーティング１３１を導波光が伝搬する時に、第一のグレーティング１３１での温度上昇をΔＴ（℃）、第一のグレーティング１３１における温度変化１℃あたりの反射中心波長の変化量をｘ（ｎｍ／℃）とすると、第一のグレーティング１３１の反射中心波長の変化量は「ｘ×ΔＴ（ｎｍ）」である。すなわち、ｘ×ΔＴ（ｎｍ）だけ第一のグレーティング１３１の反射中心波長が長波長側へシフトする。
Δλ１及びΔλ２のうちの、小さい方の値をΔλＳとした場合（図２Ａでは、Δλ２がΔλＳとなる）、「ｘ×ΔＴ≦ΔλＳ」の関係が満たされれば、第一のグレーティング１３１及び第二のグレーティング１３２の反射波長が重なり合う。このようなグレーティングで光共振器を構成することにより、光ファイバグレーティングは安定してレーザ発振できる。
したがって、下記式（３）で表される関係が満たされれば良い。
【００３１】
ΔＴ≦ΔλＳ／ｘ  ・・・・（３）
ここで、ΔλＳは前記と同様であり：ΔＴは、導波光が伝搬した時の第一のグレーティングの温度上昇値であり：ｘは、第一のグレーティングにおける温度変化１℃あたりの反射中心波長の変化量（ｎｍ／℃）である。
【００３２】
なお、一般的に導波光が伝搬した時の第一のグレーティング１３１の温度変化はプラスである。この場合、図２Ａの例（Δλ１＞Δλ２）では、第一のグレーティング１３１の反射中心波長の変化量がΔλ１以下であれば、第一のグレーティング１３１及び第二のグレーティング１３２の反射波長は重なり合う。すなわち、導波光が伝搬した時の第一のグレーティング１３１の温度変化はプラスである場合には、上記式（３）において、第一のグレーティング１３１の反射中心波長の変化量ΔλＳは、第二のグレーティング１３２の反射中心波長と、第一のグレーティング１３１において反射スペクトル強度が半値となる短波長側の波長との差の絶対値Δλ１であってもよい。
【００３３】
グレーティングの反射波長は、光ファイバを構成する材質に応じた実効屈折率に比例し、温度に依存する。ｘは、例えば、グレーティングの温度が１℃変化した時の、グレーティングの反射中心波長のずれ（ｎｍ）を測定することにより求められる。ｘは０．００５〜０．０２であることが好ましく、０．０１程度であることがより好ましい。通常使用される光ファイバのほとんどは、上記ｘの数値範囲を満たす。
前記ΔλＳ及びｘは、公知の方法に従って、グレーティングの構造や光ファイバを構成する材質等により調節できる。
【００３４】
上記式（２）に示されているΔＴを上記式（３）に代入し、さらにＺについて整理することで、下記式（１）が得られる。
【００３５】
Ｚ≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）    ・・・・（１）
ここで、Ｚ、ΔλＳ、ｘ及びＹは前記と同様である。
【００３６】
すなわち、紫外光を前記式（１）の関係を満たすように照射して形成された第一のグレーティング、及び第二のグレーティングは、反射波長の重なり合いが妨げられないものとなる。
【００３７】
本実施形態によれば、前記式（１）を満たすように光ファイバに紫外光を照射することにより、反射波長の変化を抑制することができる。前記式（１）を満たすことで、第一のグレーティングの発熱が許容範囲内に抑制される。また、本実施形態では、光ファイバグレーティングにおいて想定される導波光の強度と、ΔλＳ及びｘの値とを考慮して、紫外光の照射強度を決定する。したがって、例えば、第一のグレーティングにおける反射波長の変化が許容範囲内に抑制されるように照射強度を決定すれば、従来のような必要以上に大きい強度の紫外光を照射することによる問題が生じない。また、必要以上に紫外光の照射強度を小さくせず、第一のグレーティングにおける反射波長の変化が許容範囲内に抑制されるように照射強度を決定すれば、従来のような紫外光の照射時間が長過ぎることによる問題が生じない。本実施形態に係る製造方法は、上記のように、真に必要とされる紫外光の照射強度を特定できる点で、従来の製造方法とは全く異なる。例えば、紫外光の照射強度を３ｍＪ／ｍｍ２程度の大きい値としても、光ファイバグレーティングを光部品や光学装置に適用可能な光ファイバグレーティングを作製できる。
【００３８】
本実施形態に係る製造方法によれば、紫外光の照射強度を上記のように調節する点を除けば、従来と同様の方法で光ファイバグレーティングを形成できる。
照射する紫外光としては、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光、Ａｒガスレーザの二倍波等が用いられる。
【００３９】
本実施形態に係る製造方法においては、さらに、グレーティングを安定して形成するための公知の方法を併用しても良い。併用する方法は、本発明の効果を妨げない限り特に限定されない。（ｉ）光ファイバをその長手方向に沿って紫外光でスキャンするように照射する方法（特開２００２−４８９２７号公報参照）、（ｉｉ）位相マスクに紫外光を照射して、回折光同士の干渉によって生じた周期的な強度分布を有する紫外光を、光ファイバの長手方向に沿って照射する方法（特開２００４−２７９４７７号公報、特開２００４−２７１６８９号公報参照）が例示できる。
【００４０】
前記（ｉ）の方法では、紫外光で光ファイバをスキャンすることで、紫外光の照射強度のばらつきが平均化される。すなわち、前記（ｉ）の方法によれば、紫外光照射手段の経時的な状態変化等に基づく紫外光の照射強度のばらつきや、照射面内における紫外光の経時的な強度のばらつきが抑制されるので、照射時間が長くなっても、グレーティングを一層安定して形成できる。
前記（ｉｉ）の方法では、位相マスク内で紫外光が反射して生ずる回折光同士の干渉を妨げないように位相マスクの厚さを設定することで、照射時間を短縮できると共に、グレーティングを一層安定して形成できる。また、光ファイバと位相マスクとの間にアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ２）又はヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスを流し、紫外光照射時に発生する蒸散物の、位相マスクへの付着を防止することで、照射時間を短縮できると共に、グレーティングを一層安定して形成できる。
【００４１】
本実施形態に係る方法により製造された光ファイバグレーティングでは、導波光を所定の強度とすることにより、第一のグレーティングにおける温度上昇値が許容範囲内に抑制されるので、反射波長の変化が抑制される。そして、かかる光ファイバグレーティングを使用して構成した光部品や光学装置は、光学特性に極めて優れたものとなる。例えば、かかる光ファイバグレーティングで光共振器を構成したファイバレーザは、レーザの発振効率や安定性に極めて優れたものとなる。
【００４２】
＜光ファイバグレーティング＞
本発明の一実施形態に係る光ファイバグレーティングは、上記実施形態に係る製造方法で得られた光ファイバグレーティングであって、下記式（４）〜（６）の少なくとも一つを満たすことを特徴とする。
Ｌ７００≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）／１７．８２５    ・・・・（４）
Ｌ７５０≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）／２６．３１６    ・・・・（５）
Ｌ８００≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）／４０    ・・・・（６）
ここで、Ｌ７００は、波長７００ｎｍの導波光伝搬時における第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）であり、Ｌ７５０は、波長７５０ｎｍの導波光伝搬時における第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）であり、Ｌ８００は、波長８００ｎｍの導波光伝搬時における第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）であり；ΔλＳは、第一のグレーティング及び第二のグレーティングの反射波長が互いに重なり合う限りにおいて許容される、第一のグレーティングの反射中心波長の最大変化量であり；ｘは、第一のグレーティングにおける温度変化１℃あたりの反射中心波長の変化量（ｎｍ／℃）であり；Ｙは導波光の強度（Ｗ）である。
前記式（４）〜（６）の関係は、本発明者らにより、初めて見出されたものである。
【００４３】
上記式（４）〜（６）において、Ｌ７００は、波長７００ｎｍの導波光伝搬時における第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）であり、Ｌ７５０は、波長７５０ｎｍの導波光伝搬時における第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）であり、Ｌ８００は、波長８００ｎｍの導波光伝搬時における第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）である。
また、ΔλＳ、ｘ、Ｙは、いずれも前記式（１）におけるΔλＳ、ｘ、Ｙと同様である。ΔλＳは、たとえば、第二のグレーティングの反射中心波長と、第一のグレーティングにおいて反射スペクトル強度が半値となる各波長との差の絶対値のうちの、小さい方の値であればよい。第一のグレーティングにおける温度変化がプラスの場合、ΔλＳは、第二のグレーティングの反射中心波長と、第一のグレーティングにおいて反射スペクトル強度が半値となる短波長側の波長との差の絶対値であってもよい。
【００４４】
次に、前記式（４）〜（６）の根拠について説明する。
上記実施形態に係る方法で製造された光ファイバグレーティングにおいて、例えば、第一のグレーティングは、反射率が９９％以上で、且つΔλが０．１ｎｍ以上である。図７には、このような光ファイバグレーティングにおいて、伝搬する導波光の波長と、導波光伝搬時における第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）との関係（吸収特性）について、第一のグレーティング形成時の紫外光の照射強度ごとに得られた結果が示されている。ここでグレーティングの形成に供した光ファイバは、図３に示す導波光の吸収特性を有するグレーティングの形成に供したものと同様である。すなわち、ＧｅＯ２が２．３ｍｏｌ％の濃度で添加された石英ガラスコアと、石英ガラスクラッドとを有する光ファイバであって、コア径が９μｍ、クラッド径が１２５μｍ、コアの比屈折率差（Δ）が０．２３％、カットオフ波長が９４５ｎｍである。そして、その光ファイバには、３００気圧、５０℃、１００時間の条件で水素処理が施されている。
【００４５】
さらに、図７に示す結果から、波長が７００ｎｍ、７５０ｎｍ及び８００ｎｍの導波光伝搬時における第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）と、第一のグレーティング形成時の紫外光の照射強度との関係を求めると、図８に示す結果が得られる。図８に示す結果から、下記式（７）〜（９）で近似される関係が見出される。下記式（７）〜（９）は、これまでに知られていない全く新規なものであり、後述する実施例から導出できる。なお、図８における波長７００ｎｍ、７５０ｎｍ及び８００ｎｍの場合（下記式（７）、（８）及び（９））の、前記損失量と紫外光の照射強度に関する相関係数は、それぞれ０．９９５６、０．９９９７及び０．９８４９である。
Ｌ７００＝０．０５６１×Ｚ  ・・・・（７）
Ｌ７５０＝０．０３８０×Ｚ  ・・・・（８）
Ｌ８００＝０．０２５０×Ｚ  ・・・・（９）
ここで、Ｌ７００、Ｌ７５０、Ｌ８００、Ｚは前記と同様である。
【００４６】
さらに、前記式（７）〜（９）をそれぞれＺについて整理すると、下記式（１０）〜（１２）が得られる。下記式（１０）〜（１２）も全く新規なものである。
Ｚ＝１７．８２５×Ｌ７００  ・・・・（１０）
Ｚ＝２６．３１６×Ｌ７５０  ・・・・（１１）
Ｚ＝４０．０００×Ｌ８００  ・・・・（１２）
ここで、Ｌ７００、Ｌ７５０、Ｌ８００、Ｚは前記と同様である。
【００４７】
光ファイバグレーティングは前記式（１）を満たすので、前記式（１０）〜（１２）に示されているＺをそれぞれ前記式（１）に代入し、さらにＬ７００、Ｌ７５０、Ｌ８００について整理すると、下記式（４）〜（６）が得られる。
Ｌ７００≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）／１７．８２５    ・・・・（４）
Ｌ７５０≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）／２６．３１６    ・・・・（５）
Ｌ８００≦（ΔλＳ／ｘ＋０．０４５５６Ｙ２＋１．２２２５Ｙ）／（０．０５６２５Ｙ２＋１．６１２５Ｙ）／４０    ・・・・（６）
ここで、Ｌ７００、Ｌ７５０、Ｌ８００、ΔλＳ、ｘ、Ｙは、前記と同様である。
【００４８】
本実施形態に係る光ファイバグレーティングは、前記式（４）〜（６）の少なくとも一つを満たす。前記式（４）〜（６）のいずれか二つ以上を満たすことがより好ましく、前記式（４）〜（６）のすべてを満たすことが特に好ましい。
【００４９】
本実施形態において、第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量を規定する導波光の波長として、７００ｎｍ、７５０ｎｍ及び８００ｎｍを選択している。その理由は、図７のグラフから明らかなように、同一波長における前記損失量が、第一のグレーティング形成時の紫外光の照射強度間で比較的大きく異なり、図８に示すような前記損失量（ｄＢ／ｍｍ）と紫外光の照射強度との関係の近似式を、一層正確且つ容易に導出できるためである。このように前記近似式を導出するのに好適な波長域は、図７から概ね８５０ｎｍ以下であり、このような波長域から、７００ｎｍ、７５０ｎｍ及び８００ｎｍの三つの波長を特に選択している。
【００５０】
また、図７から明らかなように、紫外光の照射強度によらず、８５０ｎｍ以下の波長域においては、前記損失量は概ね波長が短くなるのに伴って増加する。さらに、その波長域では、同一波長における前記損失量は、紫外光の照射強度が大きくなるほど多くなるという共通の傾向を有する。したがって、本実施形態に係る光ファイバグレーティングを特定するためには、この波長域における少なくとも一つの波長での前記損失量を規定すれば（前記式（４）〜（６）の少なくとも一つを満たせば）良い。そして、好ましくは二つ、より好ましくは三つの波長での前記損失量を規定することで、一層好ましい光ファイバグレーティングを特定できる。
光ファイバグレーティングは、伝搬する導波光の波長が、例えば、９５０〜１１００ｎｍ付近、特に１０６３ｎｍである場合の前記損失量の値も、光部品や光学装置に適用を考慮すると重要である。しかし、このような波長域における前記損失量は値が小さいため、正確に測定することは困難である。そこで、８５０ｎｍ以下の波長を選択して光ファイバグレーティングを特定している。なお、損失量を規定する導波光の波長として、７００ｎｍ、７５０ｎｍ及び８００ｎｍ以外の波長を選択する場合には、この選択された波長における、前記式（７）〜（９）に代わる新たな関係式を求めれば良い。
【００５１】
＜ファイバレーザ＞
本発明の一実施形態に係るファイバレーザは、上記実施形態に係る光ファイバグレーティングを備えたことを特徴とする。
本実施形態に係るファイバレーザは、従来の光ファイバグレーティングの代わりに、上記実施形態に係る光ファイバグレーティングを備える点以外は、従来のファイバレーザと同様の構成とすることができる。
【００５２】
図５は、本実施形態に係るファイバレーザを例示する概略構成図である。
ここに示すファイバレーザ２は、第一のポンプレーザ２１１、第一のポンプコンバイナ２２１、第一のグレーティング２３１、希土類添加光ファイバ等の増幅媒体２４、第二のグレーティング２３２、第二のポンプコンバイナ２２２及び第二のポンプレーザ２１２が、この順に光ファイバ２５で接続されている。
【００５３】
第一のグレーティング２３１は、上記実施形態に係る方法で形成されたものであり、反射率が９９％以上で、且つΔλが０．１ｎｍ以上である。
第二のグレーティング２３２における反射率、Δλ等は、目的に応じて任意に設定できる。
増幅媒体２４の一端には第一のグレーティング２３１が接続され、他端には第二のグレーティング２３２が接続されており、これら全体で光共振器が構成されている。
【００５４】
複数の第一のポンプレーザ２１１が並列に配置され、それぞれ第一のポンプコンバイナ２２１に接続されている。同様に、複数の第二のポンプレーザ２１２が並列に配置され、それぞれ第二のポンプコンバイナ２２２に接続されている。第一のポンプレーザ２１１及び第二のポンプレーザ２１２の数は、目的に応じて任意に設定できる。
【００５５】
第一のポンプレーザ２１１、第一のポンプコンバイナ２２１、増幅媒体２４、第二のグレーティング２３２、第二のポンプコンバイナ２２２、第二のポンプレーザ２１２及び光ファイバ２５は、いずれも公知もので良く、目的に応じて任意に選択できる。
【００５６】
ファイバレーザ２において、第一のポンプレーザ２１１からの励起光は第一のポンプコンバイナ２２１を通じて増幅媒体２４に導波される。第二のポンプレーザ２１２からの励起光も第二のポンプコンバイナ２２２を通じて増幅媒体２４に導波される。光共振器で増幅されたレーザは、図中の矢印で示すように、最終的に第二のポンプコンバイナ２２２から出射する。
【００５７】
本実施形態に係るファイバレーザは、ここに示すものに限定されず、本発明の効果を妨げない範囲内において、適宜一部構成が修正又は付加されていても良い。例えば、従来のファイバレーザとして例示した図１のファイバレーザ１において、第一のグレーティング１３１に上記実施形態に係る方法で形成されたグレーティングを適用して得られたファイバレーザであっても良い。
【００５８】
本実施形態に係るファイバレーザは、従来の光ファイバグレーティングの代わりに、上記実施形態に係る光ファイバグレーティングを使用すること以外は、従来のファイバレーザと同様の方法で製造できる。
【００５９】
本実施形態に係るファイバレーザは、上記実施形態に係る光ファイバグレーティングを備えるので、所定の強度で光を導波させることにより、第一のグレーティングにおける温度上昇値が許容範囲内に抑制され、反射波長の変化が抑制される。その結果、レーザの発振効率や安定性に極めて優れる。
【実施例】
【００６０】
以下、具体的実施例により、本発明についてより詳細に説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に、何ら限定されるものではない。【００６１】
［実施例１］
使用時の導波光の強度を想定し、光ファイバに上記実施形態に係る方法に基づき紫外光を照射して、反射率が９９％以上で、且つΔλが０．１ｎｍ以上のグレーティングを形成した。光ファイバとしては、ＧｅＯ２が２．３ｍｏｌ％の濃度で添加された石英ガラスコアと、石英ガラスクラッドとを有し、コア径が９μｍ、クラッド径が１２５μｍ、コアの比屈折率差（Δ）が０．２３％、カットオフ波長が９４５ｎｍのものを使用した。この光ファイバを３００気圧、５０℃、１００時間の条件で水素処理してから、紫外光の照射に供した。照射した紫外光の波長は２４８ｎｍであり、照射時間は、９９％以上の反射率が得られるように適宜調節した。
また、照射強度は１．０ｍＪ／ｍｍ２（実施例１−１）、１．１ｍＪ／ｍｍ２（実施例１−２）、１．２ｍＪ／ｍｍ２（実施例１−３）、１．３ｍＪ／ｍｍ２（実施例１−４）、１．４ｍＪ／ｍｍ２（実施例１−５）、１．６ｍＪ／ｍｍ２（実施例１−６）、１．８ｍＪ／ｍｍ２（実施例１−７）、２．０ｍＪ／ｍｍ２（実施例１−８）、２．５ｍＪ／ｍｍ２（実施例１−９）、３．０ｍＪ／ｍｍ２（実施例１−１０）の十通りである。
得られた光ファイバグレーティングについて、波長１０５０ｎｍのレーザを一端から入射させ、他端でカロリーメータにより導波光の強度を測定すると共に、グレーティングの温度を側面からサーモカメラで測定した。この時の温度特性を示すグラフを図６に示す。【００６２】
図６に示す実施例１−１〜１−１０の場合の温度特性は、すべて前記式（２）で近似される関係を満たしていた。そして、前記式（１）を満たすようにＹを設定して、光を入射させ、導波光を伝搬させた結果、いずれも、グレーティングの発熱が抑制され、反射波長の変化が抑制されていた。このように、特定の導波光強度（Ｙ）に対して、紫外光の照射強度（Ｚ）を所定の値以下とすることにより、グレーティングの発熱が抑制され、反射波長の変化が抑制されることを確認できた。例えば、本実施例では、ΔλＳが約０．２５、ｘが約０．０１であるので、Ｙが１５の場合には、Ｚを１．４５以下とすれば良い。【００６３】
［比較例１］
前記式（１）を満たさないようにＺを設定したこと以外は、実施例１と同様にグレーティングを形成した。光を入射させた結果、グレーティングの発熱抑制は不十分であり、反射波長の変化が大きくなってしまった。例えば、Ｙが１５の場合に、Ｚを２．０としたことにより、グレーティングの温度上昇値が大きくなってしまった。【００６４】
［実施例２］
実施例１で作製した光ファイバグレーティングについて、波長４００〜１８００ｎｍの白色光を導波光とし、グレーティングにおける損失スペクトルを、スペクトルアナライザを使用して測定した。伝搬する導波光の波長と、導波光伝搬時における第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）との関係（吸収特性）を、第一のグレーティング形成時の紫外光の照射強度ごとに図７に示す。
さらに、図７に示す結果から、波長が７００ｎｍ、７５０ｎｍ及び８００ｎｍの導波光伝搬時における第一のグレーティングの長さ１ｍｍあたりの損失量（ｄＢ／ｍｍ）と、第一のグレーティング形成時の紫外光の照射強度との関係を求めた。結果を図８に示す。図８に示す吸収特性は、前記式（７）〜（９）で近似される関係をすべて満たしていた。
そして、得られた光ファイバグレーティングは、前記式（４）〜（６）のすべてを満たしていた。【００６５】
［実施例３］
グレーティング形成時の紫外光の照射強度を、表１に示す通りとしたこと以外は、実施例１と同様の方法で第一のグレーティングを形成し、この光ファイバグレーティングを備えた図５に示すファイバレーザ２を作製した。
第一のグレーティング２３１は、反射率を９９．５％、Δλを０．５ｎｍとした。第二のグレーティング２３２は、反射率を１０％、Δλを０．１ｎｍとした。そして、第一のグレーティング２３１及び第二のグレーティング２３２について、いずれも反射中心波長を１０６３．００ｎｍに一致させた。
第一のポンプレーザ２１１及び第二のポンプレーザ２１２として、波長９１５ｎｍでの１個あたりの最大出力が６ｍＷのポンプレーザを使用した。第一のポンプレーザ２１１及び第二のポンプレーザ２１２として、それぞれ１４個ずつ、合計で２８個の上記ポンプレーザを配置した。
光ファイバ２５としては、図９に示すように、コア２５ａに第一クラッド２５ｂ、第二クラッド２５ｃ及び保護被覆層２５ｄがこの順に積層されたダブルクラッド光ファイバを使用した。この光ファイバ２５を使用して、第一のグレーティング２３１及び第二のグレーティング２３２を形成した。増幅媒体２４としては、光ファイバ２５においてコア２５ａにイッテルビウム（Ｙｂ）が添加された構造のものを使用した。【００６６】
ファイバレーザ２を作動させることで、第一のポンプレーザ２１１及び第二のポンプレーザ２１２からの励起光は、それぞれ第一のポンプコンバイナ２２１及び第二のポンプコンバイナ２２２を通じて、光ファイバ２５の第一クラッド２５ｂに結合され、増幅媒体２４に導波される。また、光ファイバグレーティング（第一のグレーティング２３１及び第二のグレーティング２３２）はコア中に形成されている。したがって、ほとんどの励起光は光ファイバの第一クラッド中を導波し、コア中を導波しないため、コア中に形成されている第一のグレーティング２３１の発熱には関与しない。一方、光共振器で増幅されたレーザは、コア中を導波するため、第一のグレーティング２３１を発熱させ得る。【００６７】
次いで、ファイバレーザ２を作動させ、ファイバレーザ２のレーザ出力（Ｗ）を測定し、第一のポンプレーザ２１１及び第二のポンプレーザ２１２からの励起光総量（ポンプパワー）（Ｗ）との関係を確認した。これらの関係を示すグラフを図１０〜１２にそれぞれ示す。図１０は実施例３−１、３−２及び３−８、図１１は実施例３−３〜３−８、図１２は実施例３−８におけるレーザ出力とポンプパワーとの関係をそれぞれ示すグラフである。【００６８】
【表１】
2011122633.tif 000002
【００６９】
図１０から明らかなように、実施例３−１及び３−２においてレーザ出力は、ポンプパワーの増大に伴って増大したが、ある特定の値を超えたところで急激に減少してゼロとなり、レーザ発振できなくなってしまった、これは、増幅されたレーザによって第一のグレーティング２３１が発熱し、その結果、第一のグレーティング２３１と第二のグレーティング２３２との間で反射中心波長がずれて、第一のグレーティング２３１と第二のグレーティング２３２が光共振器として機能できなくなったためであると考えられる。【００７０】
また、図１０〜１１から明らかなように、グレーティング形成時の紫外光の照射強度を小さくするに従い、レーザ発振できなくなるレーザ出力値が大きくなる傾向が確認された。これは、紫外光の照射強度が小さくなるに従って、増幅されたレーザによる第一のグレーティング２３１の発熱が抑制され、より大きなレーザ出力値までグレーティングが光共振器として機能できることを示している。すなわち、特定の導波光強度（Ｙ）に対して、紫外光の照射強度（Ｚ）を所定の値以下とすることにより、グレーティングの発熱が抑制され、反射波長の変化が抑制されている。例えば、レーザ出力５０Ｗで安定してレーザ発振させるためには、実施例３−６〜３−８の結果から明らかなように、第一のグレーティング形成時の紫外光の照射強度を０．９０ｍＪ／ｍｍ２以下とすれば良い。そして、図１５（実施例３−８）から明らかなように、第一のグレーティング形成時の紫外光の照射強度を０．９０ｍＪ／ｍｍ２とした場合には、５００Ｗ以上のレーザ出力でも安定してレーザ発振させることができた。【００７１】
このように、前記式（１）を満たすように紫外光を照射して形成した光ファイバグレーティングは、前記式（４）〜（６）のすべてを満たし、かかる光ファイバグレーティングを備えたファイバレーザは、第一のグレーティングにおける温度上昇値が許容範囲内に抑制され、反射波長の変化が抑制されるので、レーザの発振効率や安定性に極めて優れることを確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、波長選択性フィルタ、光増幅器の利得等価器、波長分散補償器等の光部品や光学装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００７３】
２・・・ファイバレーザ
２１１・・・第一のポンプレーザ
２１２・・・第二のポンプレーザ
２２１・・・第一のポンプコンバイナ
２２２・・・第二のポンプコンバイナ
２３１・・・第一のグレーティング
２３２・・・第二のグレーティング
２４・・・増幅媒体
２５・・・光ファイバ
【図１】
2011122633.tif 000003
【図２Ａ】
2011122633.tif 000004
【図２Ｂ】
2011122633.tif 000005
【図３】
2011122633.tif 000006
【図４】
2011122633.tif 000007
【図５】
2011122633.tif 000008
【図６】
2011122633.tif 000009
【図７】
2011122633.tif 000010
【図８】
2011122633.tif 000011
【図９】
2011122633.tif 000012
【図１０】
2011122633.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
2011122633.tif 000015
【国際調査報告】
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